Способ термического упрочнения проката

(51 ЕНИ О САНИ АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ 2 42030/02-прототип ть механв предел следствие ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке проката в потоке прокатных станов, и может быть использовано при производстве высокопрочной арматуры,Известен способ термического упрочнения проката, включающий нагрев заготовок под прокатку и прокатку на арматуру с последующим термическим упрочнением с прокатного нагрева, в процессе которогоохлаждение ведут непрерывно до достижения стержнями определенной среднемассовой температуры, Регулирование конечного уровня механических свойств проката осуществляют путем изменения длительности охлаждения 11,Недостатком известного способа является низкая стабильность конечных механических свойств. В связи с возможностью колебаний температуры нагрева под прокатку в пределах 50-1000, изменения температуры охлаждающей воды в пределах 10-40, площади поперечного сечения проката до 10%, неоднородностью химического состава в пределах 40-50% по углероду) колебания механических свойств проката по(56) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРОКАТА(57) Использование: изобретение используют в металлургии для повышения стабильности прочностных свойств проката. Сущность изобретения: прокат нагревают до температуры аустенизации и закаливают, а в процессе закалки осуществляют деформацию с постоянной скоростью до достижения уровня сопротивления деформации, соответствующего заданному уровню прочностных свойств. 1 табл. сле термического упрочнен д ают25-30%,В качестве прототипа взят известныйспособ 2) производства катаных изделий изстали, включающий нагрев до температурыаустенизации, закалку и деформацию 21.Аустенизация стали осуществляетсяпри нагреве под прокатку, Закалка готовогопроката производится путем охлажденияповерхности после выхода из последнейклети стана горячей прокатки таким образом, чтобы в поверхностном слое обеспечивалась исключительно мартенситнаяструктура, причем остаточное теплосодержание сердцевинных зон изделия должнобыть таким, чтобы отпуск поверхностногослоя в процессе последующего охлажденияна воздухе за счет упомянутого внутреннеготепла обеспечивал получение переходнойструктуры, После охлаждения проводят холодное деформирование и лишь затем отпуск,Недостатком способа а является низкая стабильнос ическихсвойств готового проката ах партии, что объясняется как , в пер 1770398вую очередь, колебаний химического состава стали в пределах слитка и по ходу разливки плавки из-за развития ликвационных явлений при разливке и кристаллизации стали, не устраняемая термомеханическим уп рочнением по известному способу.Целью предлагаемого изобретения является повышение стабильности прочностных свойств готового проката,Поставленная цель достигается тем, что деформацию ведут при постоянной скорости в процессе закалки до достижения уровня сопротивления деформации, соответствующего заданному уровню проч- НОСТНЫХ СВОЙСТВ.Заявляемый способ включает нагрев до температуры аустенизации, закалку и деформацию. Деформацию ведут при постоянной скорости одновременно с закалкой, прекращая этот процесс по достижении уровня сопротивления деформации, соответствующего заданному уровню прочностн ых свойств.Сравнение заявляемого способа с прототипом позволило установить соответствие его критерию "Новизна". Сравнительный анализ известных технических решений и заявляемого не обнаружил у них сходных признаков. Следовательно, зая вляемый способ соответствует критерию "Существен н ые отличия".В аустенитном состоянии при температуре горячей деформации арматурный стержень имеет низкое сопротивление деформации, При закалке на поверхности проката появляется мартенситный слой, толщина которого растет по мере увеличения длительности закалки, Скорость формирования мартенситного слоя зависит от многих факторов. Например, увеличение содержания углерода, марганца, хрома и др. карбидообразующих элементов способствует ускорению формирования этого слоя, Повышение температуры охлаждающей среды замедляет рост. указанного слоя, Повышение температуры закалки замедляет формирование поверхностного упрочненного слоя,С учетом вышеизложенного в реальных условиях технологических допусков толщина сформировавшегося за одинаковое время мартенситного слоя будет разная и, как следствие, будут иметь место соответствующие колебания механических свойств готового проката.При закалке по мере роста мартенситного слоя повышается сопротивление деформации при одинаковой скорости деформирования. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фиксация величины сопротивления деформации на разных этапах закалки с деформацией и прерывание этого процесса наразных этапах позволяет установить зависимость между сопротивлением деформации во время закалки и уровнем конечныхмеханических свойств.В дальнейшем по построенным заранееэкспериментальным кривым зависимостимеханических свойств от уровня сопротивления деформации устанавливается необходимый задаваемый предел сопротивлениядеформации для получения требуемых (заданных) механических свойств, что используется в системе управления процессомзакалки,Предлагаемый способ дает возможность технологически просто и экономичноизготавливать катанные изделия из стали,например, арматурные элементы, имеющиевысокую стабильность механическихсвойств готового проката в пределах партии, необходимую для успешного применения его в строительных конструкциях.П р и м е р. Сталь марки 35 ХС 2 с химическим составом 0,29;4 С; 1,8031; 0,75 Мп и 0,72 Сг в условиях предприятия ПЯРвыплавляли в конвертере и прокатывали на непрерывно-заготовочном стане назаготовку 8080 мм по существующей технологии. Температура аустенизации составляла 1050 С. Закалку осуществляли впроточной воде при температуре 18 С. Степень деформации при холодном деформировании растяжением поспособу-прототипу составляла 0,5-1,5 , Позаявляемому способу деформацию растяжением проводили со скоростью 5 мм/с одновременно с закалкой в воде притемпературе 18 С.Для проведения опытов по термическому упрочнению стержней по заявляемомуспособу и способу-прототипу были отобраны по 3 заготовки от головных, средних идонных уровней слитка, колебание химсостава которых указаны в табл, 1.Заготовки прокатывали на стане 250 настержневую арматуру периодического профиля диаметром 14 мм с температурой конца прокатки 1050,По выходе из последней клети стана отготового проката отбирали пробы длинойоколо 1,2 м для проведения опытов по режимам заявляемого способа и способа-прото.типа,Ускоренное охлаждение стержней про.водили в экспериментальной установке ван.ного типа путем погружения стержней ипроточную воду при температуре 18 С.1770398 Составитель Т.БердышевскаяТехред М.Моргентал . Корректор Н,Тупица едактор акаэ 37 Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ПИ Го оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж, ул,Гагарина, 101 Для упрочнения по заявляемому способу концы стержня в горячем состоянии фиксировались с помощью захватов экспериментальной установки для деформации растяжением, Деформацию со скоростью 5 мм/с проводили с момента погружения под закалку стержня в ванну с водой при температуре 18 С до сопротивления деформации 5,54 т, после чего процесс деформации прекращался, стержень извлекали из ванны и охлаждали на воздухе, Образцы использовали для определения стандартных механических свойств.Необходимое для установки сопротивление деформации задавали, исходя из предварительно построенной для данной стали по описанной экспериментальной методике зависимости оЬ в от усилия сопротивления деформации (см. черт,), полученный в аналогичных условиях.При упрочнении по способу-прототипу стержни окунали в ванну с проточной водой на 3,0 с, после чего охлаждали на воздухе до комнатной температуры. Охлажденные стержни подвергали деформации растяжением до 1 . После деформации проводилиотпуск при 360 С в течение 30-40 с, Далееопределяли стандартные механическиесвойства,5 Результаты испытаний приведены втаблице.Как видно из полученных результатов,использование заявляемого способа обеспечивает получение более стабильных меха 10 нических свойств: разброс значений оЬВ,2 при упрочнении по заявляемому способу составляет менее 3, по способу-прототипу около 20 .Формула изобретения15 Способ термического упрочнения проката, преимущественно сортового, включающий нагрев до температуры аустенизации,закалку и деформацию, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения стабильности20 прочностных свойств готового проката, деформацию ведут при постоянной скорости впроцессе закалки до достижения сопротивления деформации, соответствующего заданному уровню прочностных свойств.25